1) Uma placa horizontal está isolada nas faces laterais e na base. Internamente, há uma resistência
elétrica de forma que podemos considerá-la como geração interna de energia com a intensidade
de 1200 W. Desprezando a Radiação e considerando que o coeficiente de troca de calor entre a
placa e o meio ambiente (que está a 30ºC) vale 20 W/m2K, determine a temperatura de
equilíbrio da superfície da peça. Considere o regime permanente e que a área exposta ao fluido
seja 2 m2




2) Uma esfera de raio R = 0,05 m dissipa energia internamente à taxa de 1000 W. A esfera está
imersa em um meio gasoso, de forma que convecção e radiação estão presentes. As temperaturas
de convecção e de radiação podem ser supostas iguais a 25ºC. O coeficiente de troca de calor por
convecção vale 25 W/m2K e a esfera pode ser tratada como um corpo cinza, de emissividade
igual a 0,8. Nas condições, determine i) a temperatura de equilíbrio; ii) como a temperatura de
equilíbrio varia com a emissividade e iii) se a temperatura superficial da esfera for igual a 400ºC,
o que podemos concluir?
3) Uma placa plana horizontal recebe 2000 W de uma fonte externa colocada sob a face inferior e
1500 W de uma fonte externa colocada sob a face superior. As demais faces estão isoladas.
Sabendo-se que o ambiente externo de radiação sobre a face superior está a 350ºC (um forno) e o
ambiente externo de convecção sob a face inferior está a 30ºC, capaz de garantir um coeficiente
de troca de calor por convecção igual a 40 W/m2.K, pede-se determinar a temperatura da face
externa superior e inferior, considerando que a espessura da placa é de 2 mm e o material da
mesma é cobre. Internamente, há uma fonte dissipando energia à taxa de 5x105 W/m3. A área da
placa é de 2 m2. Considere o regime como permanente.




4) 4o PROBLEMA: Uma placa plana recebe energia de uma fonte externa de 2000 W. Isto ocorre
pela face direita. A mesma face perde energia por convecção natural, à taxa de 800 W. Sabendo-
se que o regime é permanente e que a fonte interna é constante e de intensidade igual a 5 x 105
W/m3, determine a espessura da placa para tanto, sabendo-se ainda que a face direita está a
135ºC e perde energia por convecção a um fluido que está a 28ºC capaz de manter um
coeficiente de troca de calor por convecção igual a 50 W/m2.K. A área transversal da placa é
igual a 1,5 m2.
5) (Incropera, 6ed, 1.60) A parede de um forno utilizado para tratar peças plásticas possui uma
espessura L = 0,05 m e a sua superfície externa está exposta ao ar e a uma grande vizinhança. O
ar e a vizinhança encontram-se a 300K. Sendo a temperatura da superfície externa igual a 400K,
e o seu coeficiente de transferência de calor por convecção e a sua emissividade iguais a h = 20
W/m2 K e ε = 0,8, respectivamente, qual é a temperatura da superfície interna, se a parede
possuir uma condutividade térmica k = 0,7 W/mK? Resp: 600K.




6) (Incropera, 6 ed, 1.70) Um fluxo solar de 700 W/m2 incide sobre um coletor solar plano usado
para aquecer água. A área do coletor é de 3 m2 e 90% da radiação solar atravessam a cobertura
de vidro e é absorvida pela placa absorvedora. Os 10% restantes são refletidos para fora do
coletor. A água escoa através de tubos presos no lado inferior da placa absorvedora e é aquecida
da temperatura de entrada Tent até uma temperatura de saída Tsai. A cobertura do vidro, operando
a uma temperatura de 30ºC, tem uma emissividade de 0,94 e troca calor por radiação com o céu
a -10ºC. O coeficiente convectivo entre a cobertura de vidro e o ar ambiente, a 25ºC, é de
10W/m2 K.




b) Calcule o aumento de temperatura da água, Tsai −Tent , se a vazão for de 0,01 kg/s. Admita
que o calor específico da água seja 4179 J/kgK. Resp: 27,7ºC.




c) A eficiência do coletor η é definida como a razão entre o calor útil coletado e a taxa na qual a
energia solar incide no coletor. Qual é o valor de η? Resp: 55%.